이트리아로 도핑된 지르코니아(Zirconia with yttrium), 널리 알려진 이트리아 안정화 지르코니아(yttria-stabilized zirconia, YSZ)는 최근 특히 원자층 증착(atomic layer deposition, ALD)으로 박막 형태에 증착될 때, 첨단 전자 및 에너지 소자 분야에서 응용이 확대되고 있다. YSZ 박막 및 코팅의 열전도도에 관해 다수의 연구가 보고되어 왔으나, 이러한 데이터는 일반적으로 Y2O3 농도가 약 8 mol% 수준이며 두께가 1 μm 이상인 경우로 한정되어 있었고, 주로 열차단 코팅 응용을 대상으로 하였다. 여기에서는 플라즈마 강화 ALD(plasma-enhanced ALD, PEALD)로 증착된 YSZ 박막(약 50 nm)의 열전도도에 대한 최초의 실험 보고를 제시한다. 이때 Y2O3 함량은 0–36.9 mol%로 가변하였다. 시간영역 열반사(time-domain thermoreflectance) 측정은 박막 및 그 계면의 유효 열전도도를 평가하며, 이는 주파수영역 열반사(frequency-domain thermoreflectance)로 독립적으로 확인되었다. 유효 열전도도는 Y2O3 도핑 농도가 0에서 7.7 mol%로 증가함에 따라 1.85에서 1.22 W m−1 K−1으로 감소하며, 주로 산소 공공(oxygen vacancies)에 의한 포논 산란 증가에 기인한다. 또한 7.7 mol% 이상에서는 농도 의존성이 비교적 약하게 나타난다. 본 연구의 PEALD YSZ 박막에 대한 유효 열전도도는, 유사한 조성을 갖는 열 ALD YSZ 박막에 대해 이전에 보고된 값보다 약 15%–128% 더 높다. 이는 본 박막의 상대적으로 더 큰 결정립 크기(약 23–27 nm)에 기인한다고 해석한다.

이트리아로 도핑된 지르코니아(Zirconia with yttrium), 널리 알려진 이트리아 안정화 지르코니아(yttria-stabilized zirconia, YSZ)는 최근 특히 원자층 증착(atomic layer deposition, ALD)으로 박막 형태에 증착될 때, 첨단 전자 및 에너지 소자 분야에서 응용이 확대되고 있다. YSZ 박막 및 코팅의 열전도도에 관해 다수의 연구가 보고되어 왔으나, 이러한 데이터는 일반적으로 Y2O3 농도가 약 8 mol% 수준이며 두께가 1 μm 이상인 경우로 한정되어 있었고, 주로 열차단 코팅 응용을 대상으로 하였다. 여기에서는 플라즈마 강화 ALD(plasma-enhanced ALD, PEALD)로 증착된 YSZ 박막(약 50 nm)의 열전도도에 대한 최초의 실험 보고를 제시한다. 이때 Y2O3 함량은 0–36.9 mol%로 가변하였다. 시간영역 열반사(time-domain thermoreflectance) 측정은 박막 및 그 계면의 유효 열전도도를 평가하며, 이는 주파수영역 열반사(frequency-domain thermoreflectance)로 독립적으로 확인되었다. 유효 열전도도는 Y2O3 도핑 농도가 0에서 7.7 mol%로 증가함에 따라 1.85에서 1.22 W m−1 K−1으로 감소하며, 주로 산소 공공(oxygen vacancies)에 의한 포논 산란 증가에 기인한다. 또한 7.7 mol% 이상에서는 농도 의존성이 비교적 약하게 나타난다. 본 연구의 PEALD YSZ 박막에 대한 유효 열전도도는, 유사한 조성을 갖는 열 ALD YSZ 박막에 대해 이전에 보고된 값보다 약 15%–128% 더 높다. 이는 본 박막의 상대적으로 더 큰 결정립 크기(약 23–27 nm)에 기인한다고 해석한다.

, 높은 품질의 vdW 접촉을 보여준다. 마지막으로, 상보성 금속-산화물-반도체(CMOS) 논리 테스트 구조를 통해 입증된 all-vdW 논리 회로 설계를 제안한다. 본 연구는 2D TMD 전자소자의 실험실(lab)에서 공정/제조(fab)로의 전환을 위한 공정 호환적 접근법을 입증하며, 차세대 vdW 통합 시스템에 요구되는 신뢰할 수 있는 소자 수율과 성능 수준을 달성한다.

질화갈륨(GaN) 고전자이동도 트랜지스터(HEMTs)는 고출력 구동으로 인해 전자 채널 인근에서 상당한 줄열(Joule) 가열을 발생시킨다. 이러한 국소 가열은 채널 온도를 크게 상승시켜 성능 저하와 신뢰성 저하로 이어진다. 다양한 열 제거 경로 가운데, 전자 접합부로부터 수백 마이크로미터 범위를 포함하는 소자 수준의 영역은 특히 높은 소자 열저항을 보인다. 이 저항은 열 발산을 결정적으로 저해하므로, 패키지 및 시스템 수준의 냉각 전략을 적용하기 전에 소자 수준의 열 관리가 중요함을 강조한다. 본 연구에서는 GaN 소자의 자기발열(self-heating) 거동을 예측하고 열 발생 메커니즘을 이해하기 위해 전기적 모델링을 수행한다. 이러한 결과를 바탕으로, 최적의 성능을 위해 소자 수준의 열 관리가 필요하다는 점에 초점을 두고 다양한 냉각 전략을 평가하기 위한 열적 모델링을 수행한다. 구체적으로 다음을 조사한다: (1) 바닥면(botsides) 냉각으로서 기존 마이크로채널과 기판 내장형 마이크로채널을 포함하고, (2) 다이아몬드 캡핑 층(diamond capping layer)을 이용한 상면(top-side) 냉각이다. 본 연구 결과는 고열전도도 기판과 고도화된 냉각 전략을 병합하여 소자 수준의 열저항을 최소화하고, 고전력 응용에서 효율적이며 신뢰성 있는 동작을 가능하게 하는 것의 중요성을 강조한다.

산화베릴륨(BeO)은 넓은 밴드갭(10.6 eV), 높은 유전상수($\sim 6.9$), 높은 벌크 열전도도($370\mathrm{W}/\mathrm{m}/\mathrm{K}$)와 같은 매력적인 특성으로 인해 고전력, 고주파 소자뿐만 아니라 Si 기반 CMOS 기술에서도 게이트 유전체로서 큰 잠재력을 보인다. 벌크 열전도도가 높은 유전체 재료로서 BeO는 유망한 후보이지만, 특히 박막에서의 열전도도에 관한 문헌은 여전히 제한적이다. 본 연구에서는 Si 기판 위에 플라즈마 강화 원자층 증착(PEALD)으로 성장시킨 두께 30~105 nm의 BeO 박막의 열전도도를 보고한다. 주파수 영역 열반사법(frequency-domain thermoreflectance)을 사용하여 BeO 박막의 유효 열전도도를 측정하였으며, 이는 2.4에서 $10.5\mathrm{W}{\mathrm{m}}^{-1}{\mathrm{K}}^{-1}$ 범위에 해당한다. BeO 박막의 유효 열전도도는 ${\mathrm{HfO}}_2$, ${\mathrm{ZrO}}_2$ 및 TiO2와 같은 다른 PEALD 기반 고-k 재료의 열전도도보다 유의하게 높다. 이러한 결과는 BeO 박막의 잠재적 응용 가능성에 대한 통찰을 제공한다.

비등은 잠열을 활용할 수 있기 때문에 열성능이 우수하며, 특히 유동비등은 매립형 냉각 응용 가능성에 대해 광범위하게 연구되어 왔다. 본 연구에서는 다공성 구리 inverse opals (CuIO)로 코팅된 매니폴드 마이크로채널 (MMC)을 이용하여 2상 유동비등 실험을 수행하였다. MMC는 총 바닥 면적 $5\times 5{\mathrm{mm}}^2$, 3개의 유입구와 2개의 유출구를 갖는 PDMS 매니폴드, 그리고 마이크로채널 단위 통로 폭 $100\mu \mathrm{m}$를 가진다. 질량 유속 조건을 $1000$에서 $2000\mathrm{kg}/{\mathrm{m}}^2\mathrm{s}$로 변화시킨 결과, 최대 $237\mathrm{W}/{\mathrm{cm}}^2$의 임계 열유속 (CHF)을 달성하였고 열전달 계수 (HTC)는 약 $26,000\mathrm{W}/{\mathrm{m}}^2\mathrm{K}$였다. 유량이 증가함에 따라 대류 열저항은 $0.26{\mathrm{cm}}^2\mathrm{K}/\mathrm{W}$까지 감소하는 최소값을 보였다. 시각화 결과, 유전체 작동 유체인 Novec649가 CuIO에 의해 격렬하게 촉진되어 핵비등이 유도되었으며, 결국 고 열유속에서 매니폴드 단면을 차지하는 대량의 증기가 형성되었다. 압력 강하는 핵비등이 시작되는 시점에서 더 급격히 증가하였고, 질량 유속이 증가함에 따라 계속 상승하여 CHF에서 최대 26.6 kPa에 도달하였다.